淺析地下室底板大體積混凝土的施工技術(shù)要點

馮和國

【摘要】對于大體積混凝土結(jié)構(gòu)而言，施工技術(shù)對工程質(zhì)量有著決定性的作用，只有全面提升施工水平，才能減少裂縫的發(fā)生。本文結(jié)合某工程實例談?wù)劦叵率业装宕篌w積混凝土的施工技術(shù)要點，主要從材料配比控制、施工技術(shù)要點控制以及混凝土的養(yǎng)護等三個方面加以分析。

【關(guān)鍵詞】地下室底板；大體積混凝土；施工技術(shù)お

On the construction of mass concrete basement floor technical points

Feng He—guo

（The Ouhai construction engineering companyWenzhouZhejiang325005）

【Abstract】For large concrete structures， construction technology has a decisive role in the quality of the project， only to raise the overall level of construction in order to reduce the occurrence of cracks. In this paper， a project example to talk about the construction techniques of mass concrete basement floor， mainly from the material ratio control， analysis of three aspects of the construction techniques of control， as well as concrete curing.

【Key words】Basement；Mass concrete；Construction technologyお

某工程總建筑面積為13853m2，地下建筑面積為29835m2，一類建筑，耐火等級一級、抗震防烈度六度、人防等級五級。其中大體積混凝土核心部位處于大樓東側(cè)地下一層31軸到33軸交J軸與X軸處，面積約為1500m2左右。底板板面標高—7.1m，厚3.1m；頂板標高—1m，厚4m。該結(jié)構(gòu)最顯著的特點即為混凝土構(gòu)件斷面尺寸大，底板、頂板、墻體均為大體積混凝土結(jié)構(gòu)。下面介紹其施工技術(shù)要點。

1. 混凝土材料選擇與配比

（1）在選擇混凝土材料時，具體的使用量要經(jīng)過試驗加以確定，并且要對試件進行為期60天的抗壓與抗?jié)B試驗，合格后才能使用。選擇II型粉煤灰作為減水劑，其減水率高于25%，可以大幅降低混凝土的用水量；以水泥用量30%的粉煤灰作用摻合料，控制水泥用量，降低水化熱；骨料的選擇非常重要，其含泥量不得超過0.5%，以保證骨料級配良好；在制備混凝土之前要根據(jù)配合比做水化熱、泌水率等試驗，對大體積混凝土的裂縫加以控制。具體而言在本工程中混凝土的配合比設(shè)計如下：

（2）設(shè)計配合比不僅要考慮其強度要求，而且還要進一步滿足抗?jié)B要求，同時不能忽略溫升控制、水化熱控制等因素，防止出現(xiàn)溫度裂縫。具體的配制步驟如下：

首先確定配制強度，公式如下：

fヽu，o=fヽu，k+1.645σ

上式中fヽu，o為混凝土的施工配制強度；

fヽu，k為混凝土立方體抗壓強度標準值；

σ為混凝土強度標準差；

本工程中混凝土強度等級為C35，因此σ取5，則：

fヽu，o=fヽu，k+1.645σ=35+1.645*5=43.22（MPa）

混凝土采用商品混凝土，具體的基礎(chǔ)底板混凝土配料如下表1所示：

表1底板混凝土配合比用料表 サノ唬篕g/m3

強度等級 水泥 水 沙 石 摻合料 外加劑1 外加劑2

C35.P8 337 179 706 1058 63 9.9 51

水灰比 0.43

沙率 40%

（3）混凝土的坍落度控制在140～160mm范圍內(nèi)，商品混凝土的水灰比則控制在0.4～0.6范圍內(nèi)，砂率則為38%～45%。采用礦渣硅酸鹽水泥，需經(jīng)過復試合格后方可投產(chǎn)，且水泥要提前一個星期入庫，存儲時為避免水泥受潮，需要采用防潮措施；粗骨料選擇含泥量不超過1%的碎卵石，最大粒徑不超過25mm，密度大于2.55t/m3，原篩孔檢查超徑控制在5%以內(nèi)，無泥團；采用河砂作為細骨料，過0.315mm篩孔的比例至少大于15%，含泥量不得大于3%，密度大于2.5t/m3，無泥團；選擇外加劑時需要經(jīng)過試驗加以比較，膨脹劑的摻入量控制在水泥用量的3.2%，且可以減少混凝土的用水量、水灰比，改善混凝土的和易性等；選擇II級粉煤灰作為混合料，細度范圍控制在7.8%～8%之間，燒失在3.9%左右，由于礦渣水泥的保水性相對較差，因此粉煤灰代替水泥的用量為16%。

2. 底板大體積混凝土施工技術(shù)要點

圖1地下室施工分區(qū)平面布置示意圖

2.1準備工作。

在施工前需要進行充分的準備工作：首先計算混凝土的需求量，確定混凝土的等級與坍落度等參數(shù)，且為保證混凝土在施工過程中的連續(xù)性，需與混凝土供應(yīng)單位預約好澆筑時間；其次制定出合理的施工方案，以保證澆筑過程的組織性、合理性以及連續(xù)性，現(xiàn)場澆筑實行分區(qū)分段責任制管理；第三，根據(jù)施工方案準備相關(guān)機具設(shè)備，充分考慮故障停機時間，準備備用的輸送泵與振搗設(shè)備；對設(shè)備性能進行檢查，確保使用正常；鋪設(shè)混凝土泵管，泵管需用鋼筋焊接支架架立，彎頭處要固定好；第四，施工現(xiàn)場準備發(fā)電機，以保證不中斷用電；最后，對鋼筋、預埋管以及預埋件，對磚胎模、鋼筋、保護層、預埋件以及預埋管的相關(guān)參數(shù)進行行檢測與控制，保證其誤差值與相關(guān)標準相符。

2.2確定施工方案。

（1）本工程地下室底板為大體積混凝土，底板混凝土的澆筑主要有兩部分，即樁承臺與地梁，考慮混凝土用量較大，因此施工過程中根據(jù)后澆帶的劃分，結(jié)合施工現(xiàn)場的環(huán)境狀況，將施工區(qū)劃分為A、B、C三個區(qū)，A1—A3、B1—B4、C1—C3共計10個施工段。具體分區(qū)示意圖如下圖1所示。

（2）由于施工過程中上部結(jié)構(gòu)插入時間與垂直運輸存在一定難度，因此需要三個施工區(qū)同步進行，每區(qū)中按施工段序號順序進行流水施工。施工過程中選擇斜面分層澆搗法，每個施工段間隔4m為一個施工帶，每個施工帶的混凝土用量大概在48方左右。為實現(xiàn)初凝前將每段工作面均澆搗完成的要求，需要兩臺混凝土泵；混凝土在澆筑過程中要保持連續(xù)性，以防止出現(xiàn)施工冷縫?；炷敛视没炷帘幂斔凸懿剂?，利用插入式振搗方案，保證移動間距可以使振動器將振實部分的邊緣完全覆蓋。在利用振搗棒進行振搗時，為了提高混凝土的密實度，要控制其間距在50cm左右，插入時間則控制在十分鐘左右，直至混凝土表面出現(xiàn)翻漿冒泡為宜。施工過程中注意不得碰撞鋼筋與模板，遵循快插慢拔、不漏點的原則，上、下混凝土振搗搭接至少在5cm以上。此外，在進行混凝土澆筑過程中要保證鋼筋位置與保護層的準確性。

2.3后澆帶混凝土的施工。

本工程中后澆帶混凝土的施工如下圖2所示。

圖2后澆帶施工示意圖

施工過程中需要注意：首先澆筑時要對混凝土的質(zhì)量、振動時間以及振棒落點間距進行嚴格控制，防止出現(xiàn)漏振或者過振的情況；對混凝土的初凝時間、塌落度、和易性等參數(shù)進行嚴格控制，以保證混凝土的密實度達到相關(guān)規(guī)范的要求。后澆帶的兩側(cè)利用快易收口網(wǎng)進行隔斷固定。其次，底板混凝土澆筑過程中，需要對后澆帶兩側(cè)的混凝土進行加振；在澆筑后澆帶的混凝土之前，需要把鋼表面的浮漿用長鐵鑿去除，然后表面要進行鑿毛處理，如果鋼筋上沾有混凝土漿，要用鋼絲刷去除，再用高壓水清洗干凈；第三，由于設(shè)計要求后澆帶要在完成混凝土澆筑后至少四十天以上才能施工，甚至要求兩個月，因此要求其混凝土澆筑密實度要高于設(shè)計強度一個等級。不過在實際施工時由于受到工期的限制，需要將部分后澆帶的混凝土澆筑提前，此時需要將適量的微膨劑按配比加入其中，控制混凝土收縮，提升其抗裂效果；第四，為有效控制溫度應(yīng)力，后澆帶混凝土的澆筑盡量在環(huán)境溫度較低時進行；且在完成板混凝土澆筑后，在混凝土終凝前要用麻袋進行覆蓋養(yǎng)護，適量澆水保持混凝土的濕潤狀態(tài)，還要在后澆帶兩側(cè)砌磚進行灌水養(yǎng)護至少兩周以上。

2.4底板混凝土澆筑。

進行混凝土底板混凝土澆筑過程中，可以采用平板式振動器進行振搗，要保證平板底面與混凝土全面接觸，并且振搗面前后要重疊，每一處振搗至混凝土表面泛漿不再下沉為止，然后再慢慢前移。本工程中結(jié)合現(xiàn)場情況采用分段、分層澆筑，為了提高底板的施工效率，要對周轉(zhuǎn)材料進行合理安排。比如底板厚3.1m的具體澆筑過程如下：

（1）首先沿著長方向的寬10m區(qū)段內(nèi)平均設(shè)置兩臺混凝土泵，每臺泵布料距離控制在8m左右，從而8m寬的混凝土帶中每延長一米，其底板的混凝土用量即為8*3.1≈25m3/m，每臺泵的出料量為25m3/h，則每臺泵的澆筑長度即為50/25=2m，這樣算來混凝土澆筑一個來回的時間大概為5h，而混凝土的初凝時間按保守計算也需要6h，因此每臺泵在8m寬的的底板混凝土帶中，根據(jù)2m的長度澆筑混凝土一個來回不會出現(xiàn)施工冷縫。不過需要注意的是混凝土泵的最小供應(yīng)量至少在50m3/h以上，這就意味著現(xiàn)場混凝土泵的實際供應(yīng)能力至少在100m3/h以上，才能保證水出現(xiàn)施工冷縫，從而順利完成混凝土澆筑施工。

（2）其次整個底板的施工順序為由西向東、由北向南、依次推進，澆筑每部分混凝土時均需綜合考慮后澆帶的設(shè)計因素，遵循方便布管、由遠至近的原則。采用自然分層澆筑法進行施工，澆筑時共分三層緩慢推進，先澆筑底層，推進一定距離后再澆筑第二層，要注意兩層推進面的距離控制，兩層澆筑的間隙時間要小于混凝土的初凝時間；第三層的操作方法一樣。在分層澆筑時可以采用一個坡度、薄層澆筑、一次到頂?shù)姆椒?，不但可以保證混凝土底板澆筑的連續(xù)性，而且可以提高混凝土的澆筑效率，減少施工時間，防止出現(xiàn)施工冷縫，地下室結(jié)構(gòu)的整體性能得到提升；并且可以擴大混凝土的散熱面，改善早期混凝土水化熱的散發(fā)。

（3）最后要對混凝土的出機溫度與入模溫度加以控制，防止由于結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差過大出現(xiàn)溫度裂縫。本工程中地下到底板的施工季節(jié)處于夏季，溫度環(huán)境相對過高，因此要采取相應(yīng)的溫度控制措施：針對骨料堆場要求混凝土供應(yīng)商進行遮陽或淋水降溫，以降低骨料的入機溫度；在攪拌混凝土時可以采用冰水，可以有效降低混凝土的入模溫度；此外，混凝土用水泥需提前進場進行存儲散熱。設(shè)置內(nèi)部降溫的冷卻水管，大體積混凝土由于水泥水化熱大量積蓄在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，不易向外散發(fā)，因而結(jié)構(gòu)內(nèi)部混凝土的溫度急劇上升，且高溫持續(xù)時間較長。而結(jié)構(gòu)表層混凝土則能夠和外界接觸容易散熱，其溫度近似接近外界環(huán)境溫度，所以造成內(nèi)外溫差較大。在大體積混凝土施工時必須充分認識此現(xiàn)象，并做好混凝土內(nèi)部降溫措施如埋設(shè)冷卻水管。

2.5混凝土的整平。

本工程中混凝土的整平利用水平滑移刮平托架體系進行大面積混凝土一次成型。水平滑移刮平托架體系是選擇可調(diào)式支座作為托架體系，調(diào)平水平高度后再沿托架軌道的方向用刮平板將混凝土刮平，從而混凝土的平整度可以利用固定的托架體系進行有效控制。水平滑移刮平托架體系結(jié)構(gòu)圖如下圖3所示。

圖3水平滑移刮平托架體系原理結(jié)構(gòu)圖

3. 大體積混凝土的養(yǎng)護技術(shù)措施

3.1保溫材料厚度計算。

（1）由于大體積混凝土表面散熱相對較快，而內(nèi)部水化熱的散熱則相對較慢，從而導致結(jié)構(gòu)內(nèi)部與表面出現(xiàn)較大的溫差，所以在大體積混凝土的養(yǎng)護過程中要采用措施對結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差進行控制。在混凝土澆筑成型后，在其表面覆蓋珍珠巖、塑料膜或者麻袋、草袋等保溫材料進行表面保溫，控制結(jié)構(gòu)表面混凝土散熱的速度，提高混凝土表層的溫度，進一步縮小混凝土內(nèi)外溫度，實現(xiàn)控制結(jié)構(gòu)內(nèi)外部溫度的目標。這個過程中保溫材料的厚度選擇非常重要，如果過厚會增加施工成本，如果厚度不夠則會直接影響保溫效果，最終影響到混凝土的質(zhì)量，因此需要通過計算確定出保溫材料的具體厚度。保溫材料厚度計算過程如下：

З=0.5Hλ（Ta—Tb）·K/λ1（Tmax—Ta）

上式中：λ：為草袋的導熱系數(shù)，本工程中取0.14W/m·k

λ1：為混凝土的導熱系數(shù)，本工程中取2.33W/m·k；

Trmax：為混凝土的最高溫度（℃）；

Ta：O 混凝土與保溫材料接觸處的溫度（℃），本工程中取Ta=67.28℃—25℃=42.28℃

Tb：環(huán)境溫度，由于本工程底板混凝土施工處于夏季高溫階段，故取Tb=38℃；

K：傳熱系數(shù)修正值取K=1.3；

H：結(jié)構(gòu)物厚度，本工程底板厚度3.1 m。

（2）經(jīng)過計算后可以得出結(jié)論：在混凝土初凝后，即混凝土澆筑完成后12小時以內(nèi)，底板混凝土采用一層草袋再覆蓋一層薄膜進行保溫保濕養(yǎng)護即可。

3.2混凝土的測溫控制。

要將混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)，有必要對大體積混凝土進行測溫控制，全程掌握混凝土的溫度變化情況，有針對性的采用降溫措施。在進行混凝土的測溫控制時要注意以下幾點：首先要注意測溫點布置的代表性與可比性，在本工程中測溫點選擇預留測溫孔洞的方法，每個測溫點自上而下設(shè)置三個測溫探頭；其次，控制測溫時間，即從混凝土入模到該溫度監(jiān)測點開始，先對混凝土的入模溫度進行測試，然后以間隔四小時的頻率測試一周，并對環(huán)境溫度進行測量；再次，負責測量工作的人員要經(jīng)過專業(yè)的培養(yǎng)，相關(guān)技術(shù)負責人要審閱測溫記錄，該記錄可以作用混凝土施工與質(zhì)量管理的重要依據(jù)；最后，測溫工具要選擇專用的測溫儀器，如果結(jié)構(gòu)內(nèi)外部的溫差超出25℃，則要及時采取保溫措施，控制混凝土所產(chǎn)生的溫差應(yīng)力，防止裂縫的發(fā)生。

4. 大體積混凝土裂縫預防措施

第一，調(diào)整混凝土的級配，通過摻粉煤灰的方法對混凝土的級配做進一步優(yōu)化，降低水灰比；將混凝土后期強度的作用充分發(fā)揮出來；第二，降低混凝土的入模溫度，最高溫度不得超過35℃，采用斜向分層澆筑的方法，混凝土的振搗方法也要注意；第三，混凝土表面標高控制完成后且振搗密實后，要在混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜，防止混凝土表面的水分流失；混凝土初凝可上人后，可以覆蓋麻袋、塑料薄膜；第四，采取適當?shù)姆罎B措施，提高混凝土配合比的合理性，配合比設(shè)計過程中嚴格按照設(shè)計要求的防滲等級進行設(shè)計；嚴格控制混凝土的生產(chǎn)與運輸過程，加強現(xiàn)場混凝土的收料與泵送管理，不得在混凝土中添加生水，如果超過初凝時間，不得再向泵車傾倒混凝土。

5. 結(jié)論

總之，地下室大體積混凝土的施工關(guān)系到整個建筑工程的質(zhì)量管理，因此要防止施工過程中出現(xiàn)開裂或者滲漏等質(zhì)量問題，遵循混凝土自防水為主、外防水為輔的技術(shù)原則，并從設(shè)計、材料、施工、養(yǎng)護等各個方面采用合適的技術(shù)措施加以控制；結(jié)合實際工程的地基、結(jié)構(gòu)以及施工條件等情況，合理選擇后澆帶、膨脹帶或者滑動層等技術(shù)措施，從而抵消混凝土結(jié)構(gòu)的收縮應(yīng)力與溫度應(yīng)力。

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